Расчет теплового оборудования

При расчете важно правильно выбрать диаметр проволоки. При завышении его потребуется большая длина проволоки, что вызовет перерасход дорогостоящего материала и увеличение габаритов нагревателя, при занижении диаметра - спираль быстрее перегорит.

Для выполнения расчета по таблице 3.1. выбираем допустимую удельную мощность W на поверхности трубки тэна в зависимости от рабочей среды.

Таблица 3.1. Рекомендуемые значения удельной мощности ТЭНов

По чертежу «Схема расположения электронагревателей» определяют полную длину электронагревателя L_полн, а затем активную длину после опрессовки L_a:

_, (3.3)

где L_n - длина пассивных концов трубки ТЭНа; принимается в пределах 0,04-0,05 м.

Длина активной части тэна до опрессовки L_а1 составляет:

, (3.4)

где - коэффициент удлинения трубки после опрессовки; принимается равным 1,15.

По известному значению L_a1 определяют диаметр трубки корпуса тэна D:

, (3.5)

Диаметр трубки ТЭНа для теплового оборудования обычно имеет значения в пределах 8…20 мм. Если по расчету значение D оказалось меньше 8 мм, то его необходимо увеличить до указанных значений. Если D оказался больше 20 мм, то необходимо изменить форму ТЭНа с целью увеличения его длины. Выбранное значение D необходимо согласовать с преподавателем.

Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки составляет

, (3.6)

где U - напряжение сети, U = 220 В.

Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки составляет

R_o=R•a_r, (3.7)

где a_r .- коэффициент изменения электрического сопротивления проволоки в результате опрессовки; принимается равным 1,3.

Зная R_o, можно вычислить диаметр и длину проволоки спирали, пользуясь известными зависимостями:

, (3.8)

где d - диаметр проволоки, м; принимается в пределах от 0,0004 до 0,001 м;

S - сечение проволоки, м²;

L - длина проволоки спирали (активная), м.

Длина проволоки ТЭНа согласно формуле 3.8 будет равна:

, (3.9)

где d - принятый диаметр проволоки, м;

с - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, определяемое по формуле, Омм²:

= с₂₀ [1+а(t-20)], (3.10)

где с₂₀ - удельное сопротивление проволоки при 20 °С; по таблице 3.1.;

а - температурный коэффициент сопротивления; принимается по табл. 3.1;

t - максимальная (предельная) температура нагрева проволоки спирали.

Таблица 3.1. Характеристики электротехнических сплавов

Длина одного витка спирали в среднем составит

l _в=1,07(d_ст+d), м, (3.11)

где 1,07 - коэффициент, учитывающий пружинность спирали при навивке;

d_ст - диаметр контактного стержня для навивки спирали.

Диаметр контактного стержня должен быть не менее 3 мм. Конкретное значение d_ст определяют исходя из обеспечения условий электроизоляции токоведущих частей ТЭНа с его корпусом. Толщина электроизоляционного слоя между поверхностью проволоки спирали, намотанной на контактный стержень, и внутренней стенкой корпуса ТЭНа должна быть не менее 3 мм.

Число витков спирали составит:

, (3.12)

Расстояние между витками равняется:

, (3.13)

Для нормального отвода тепла от спирали необходимо, чтобы расстояние между витками превышало диаметр проволоки спирали в два-три раза. Однако чем больше расстояние между витками, тем лучше условия работы спирали и тем она долговечнее.

Преобразуя формулу 3.13, получим коэффициент шага спирали

= 2…3, (3.14)

Потребное количество проволоки для одного элемента с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составит.

, (3.15)

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

4.1 План выполнения курсового проекта

1. Ознакомиться с существующими аналогами отечественного и импортного оборудования, особенностями их конструкции и принципом действия.

2. Продумать конструкцию и принцип действия разрабатываемого оборудования.

3. Ознакомиться с рецептурой и технологией приготовления кулинарного изделия на данном оборудовании.

4. Разработать чертеж общего вида оборудования.

5. Определить вместимость и размеры рабочих камер, а также количество загружаемых продуктов при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

6. Выбрать наиболее удобную для расчетов размерность отдельных составляющих уравнения теплового баланса (кДж, кДж/ч, кДж/кг).

7. Произвести расчет полезной теплоты для нестационарного и стационарного режимов работы оборудования.

8. Определить площади поверхностей теплообмена, через которые происходят потеря теплоты в окружающую среду.

9. Рассчитать потери в окружающую среду при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

10. Определить материал и толщину слоя изоляции.

11. Определить вес частей оборудование, подлежащих наибольшему нагреву.

12. Определить потери теплоты на нагрев оборудования при нестационарном и стационарном режимах.

13. Полученные результаты расчетов свести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Результаты расчетов

14. По максимальному значению затрат тепловой энергии Q^I или Q^II рассчитать необходимую мощность оборудования и количество электронагревателей. Количество электронагревателей определяют по максимально допустимой мощности на 1 электронагреватель (не более 3 кВт) и по согласованию с преподавателем.

15. Исходя из особенностей конструкции оборудования разработать чертеж «Схема расположения электронагревателей» с целью определения наиболее оптимальных форм и размеров электронагревателей.

16. По чертежу «Схема расположения электронагревателей» определить величину L_П.

17. По известному значению L_П произвести расчет остальных параметров электронагревателей.

18. По известным параметром электронагревателей разработать сборочный чертеж одного из электронагревателей (по указанию преподавателя).

19. Оформить пояснительную записку.

20. Защитить курсовой проект в соответствии с графиком защиты.

4.2 Требования к содержанию и оформлению пояснительной записки

Пояснительная записка (ПЗ) должна содержать следующие основные разделы:

введение - приводится назначение заданного теплового оборудования, описываются особенности его конструкции, правила эксплуатации, существующие аналоги;

описание особенностей конструкции разработанного теплового аппарата - указываются технические характеристики, конструкционные материалы для изготовления основных конструктивных элементов, тип и принцип действия аппаратуры управления, порядок работы и другие особенности;

расчет полезно используемой теплоты - описывается расчет Q_П для нестационарного и стационарного режимов работы оборудования;

расчет потерь тепла в окружающую среду - описывается расчет Q_ср для нестационарного и стационарного режимов работы оборудования;

расчет потерь тепла на нагрев оборудования - описывается расчет Q_об для нестационарного и стационарного режимов работы оборудования;

расчет электронагревателей - описывается расчет мощности и основных характеристик электронагревателей;

заключение - приводятся краткие выводы по результатам проделанной работы;

литература - содержит перечень литературных источников, используемых при написании курсового проекта.

Оформление курсового проекта произвести в соответствии с требованиями [7].

ПЗ выполняют на листах бумаги формата А4 (297210) с рамкой, отстоящей от левого края на 20 мм, от правого, верхнего и нижнего краев листа на 5 мм. В нижней части рамки размещают штамп с основными надписями.

Нумерацию элементов ПЗ осуществляют только арабскими цифрами.

Нумерация страниц ПЗ должна быть сквозной. Первым листом является титульный лист (см. прил. 11), вторым - задание на проектирование, третьим - содержание. Титульный лист и задание включают в общую нумерацию документа, но не нумеруют. Нумерация проставляется с третьего листа.

Основную надпись на первом листе содержания и ведомости проекта выполняют в соответствии с приложением 12.

Слово «СОДЕРЖАНИЕ» записывают в виде заголовка в центре листа прописными буквами. Наименования, включенные в содержание, записывают строчными буквами, начиная с прописной буквы.

Основную надпись последующих листов выполняют также в соответствии с приложением 12.

Текст ПЗ разделяют на разделы, подразделы и, при необходимости, на пункты.

Каждый раздел ПЗ следует начинать с нового листа (страницы), подраздел и пункт текста с абзаца.

Заголовки разделов и подразделов должны быть краткими, соответствовать содержанию и записываться с абзаца (красной строки) строчными буквами (кроме первой прописной) и выделяться шрифтом.

Сокращение слов в заголовках запрещено.

Подчеркивать заголовки и переносить слова в них не допускается.

Точку в конце заголовка не ставят.

Расстояние между заголовком раздела или подраздела и текстом должно быть не менее 15 мм.

Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всего документа, обозначенные арабскими цифрами без точки, например "2" (второй раздел).

Подразделы должны иметь порядковые номера в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номеров раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела точка не ставится, например "2.1" (первый подраздел второго раздела).

Пункты нумеруют в пределах каждого подраздела, например "2.1.8" (восьмой пункт первого подраздела второго раздела).

Если раздел или подраздел состоит из одного пункта, он также нумеруется.

Номер соответствующего раздела или подраздела ставится в, начале заголовка, номер пункта в начале первой строки абзаца, которым начинается соответствующий пункт.

При ссылках на данный документ следует писать: "...в соответствии с разделом 2", "...согласно 3.1",.". ..по 3.1.1.", "...в соответствии с 4.2.2., перечисление б" и т.п.

Изложение содержания в ПЗ должно быть кратким, четким, исключающим возможность различного толкования. Терминология и определения должны быть едиными и соответствовать установленным стандартам, а при их отсутствии общепринятым в научно-технической литературе. Не рекомендуется применять слишком сложные предложения и обороты.

Полное наименование изделия на титульном листе, в основной надписи и при первом упоминании в тексте документа должно быть одинаковым с наименованием его в основном конструкторском документе. В последующем тексте порядок слов в наименовании должен быть прямой, т.е. на первом месте должно быть определение (имя прилагательное), а затем название изделия (имя существительное). Наименования, приводимые в тексте документа и на иллюстрациях, должны быть одинаковыми.

В тексте документа, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допускается применять математический знак минус (-) перед отрицательными значениями величин (следует писать слово "минус").

Сокращения слов в тексте и поясняющих данных под рисунками не допускается.

Рекомендуемые параметры при выполнении текстового документа средствами текстового редактора Microsoft Word:

тип шрифта - Times New Roman Cyr;

размер шрифта - 14;

абзац - 0,9;

режим - выравнивание по ширине;

межстрочный интервал - точно 22 пт.

4.3 Правила оформления графической части

1. Графическая часть выполняется на листах формата А3 или А4 и состоит из 3 чертежей:

- общий вид оборудования - изображают общий вид оборудования с разрезами и сечениями для объяснения особенностей конструкции, проставляются габаритные размеры (см. прил. 10).

- схема расположения электронагревателей - представляет собой чертеж конфигурации и месторасположения электронагревательных элементов оборудования (см. прил. 8).

- сборочный чертеж электронагревателя - изображают электронагревательный элемент в разрезе с указанием конструктивных элементов (см. прил. 9).

2. Базой для графической части служат расчеты, выполненные согласно методическим указаниям.

3. Чертежи выполняют на листах формата А3 или А4. Поле чертежа ограничивается рамкой, которая отстоит от левой кромки листа на 20 мм, от остальных кромок на 5 мм.

4. Основную надпись чертежа располагают в правом нижнем углу листа в соответствии с прил. 12.

5. Оформление чертежей, нанесение размеров производится в соответствии с примерами, приведенными в прил. 8-10.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Вышелесский А.Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания--М.: Экономика, 1976.--399 с.

Литвина Л.С., Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания--М.: Экономика, 1987.--248 с.

Дорохин В.А. Тепловое оборудование предприятий общественного питания.--Киев, 1987.

Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания--М.: Экономика, 1983,--303 с.

Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов--М.: Экономика, 1983.--303 с.

Трубчатые электронагреватели. Каталог.-- М.: Информэлектро, 1986.

СТП ЮУрГУ 04-2001. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования в оформлению/ Составители: … . - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ 2001. - 24 с.

Размещено на Allbest.ru